[发明专利]一种月球探测器软着陆阶段惯性导航方法

说明书

技术领域

本发明属于月球探测器软着陆阶段惯性导航技术领域。

背景技术

月球探测器软着陆阶段，惯性导航是一种简单可靠的导航方法，前苏联的Lunar系列月球探测器、美国的Surveyor系列月球探测器和Apollo系列月球探测器系统都采用了惯性导航的方法。惯性导航的原理是，根据初始轨道的装订数据，对惯性测量单元的输出进行积分，得到探测器的位置和速度。但是，在月球探测器软着陆过程中，由地面测控系统提供的初始轨道装订数据不可避免地存在误差；惯性测量单元中的陀螺和加速度计也存在测量误差。这些误差的存在影响了导航精度，基于积分原理的惯性导航方法的不足之处正体现于此。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术在月球软着陆阶段惯性导航方法无法降低初始轨道误差和惯性测量单元的测量误差的不足之处，提供一种基于测距、测速修正的惯性导航方法，该方法可以减弱这些误差对导航精度的影响。

本发明的方法的技术解决方案是：一种月球探测器软着陆阶段惯性导航方法，包括下列步骤：

(1)建立月球导航方程，由陀螺得到月球探测器的姿态信息，加速度计综合轨道初值与姿态信息得到惯性导航轨道；

(2)测速仪根据姿态信息得到探测器速度；测距仪根据姿态信息得到探测器位置；

(3)惯性导航轨道综合探测器速度和位置，经过滤波修正得到最终的导航轨道数据。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明利用测距、测速信息对惯性导航结果进行修正，有效提高了月球软着陆阶段的自主导航精度，一定程度上减轻了地面测控系统的压力。

附图说明

图1为本发明的基于测距、测速修正的惯性导航原理图；

图2为惯性导航在无修正情况下的位置误差；

图3为惯性导航在无修正情况下的速度误差；

图4为本发明的惯性导航在有修正情况下的位置误差；

图5为本发明的惯性导航在有修正情况下的速度误差。

具体实施方式

基于测距、测速修正的惯性导航原理如图1所示。

(1)建立导航方程。根据惯性坐标系内的导航基本方程，由陀螺得到月球探测器的姿态信息，加速度计综合轨道初值与姿态信息得到惯性导航轨道。惯性坐标系F_I内的导航基本方程为

r‾..=g‾+a‾]]>

其中，r为月心到着陆器质心的矢量，g为引力加速度矢量，a为作用在着陆器上的视加速度矢量。加速度计测量的是着陆器相对惯性系的视加速度在F_B中的投影a‾=FBTaxayazT.]]>导航方程在惯性坐标系F_I内表示为